計算機輔助設計課程教改中的虛擬仿真研究

陸文超 趙玨

〔摘要〕計算機輔助設計即利用計算機及相關配套設備幫助設計師進行設計工作，可以較快地完成最優(yōu)化、最準確的設計方案。在高校設計類學科里，計算機輔助設計課程通常作為專業(yè)基礎課，占有重要的地位。虛擬仿真技術是科學技術發(fā)展的成果，已逐步在各學科領域中運用。虛擬仿真技術在計算機輔助設計類課程教學改革中起到積極有效的推動作用，為課程的建設提供了新的途徑。

〔關鍵詞〕虛擬仿真;計算機輔助設計;教學改革

一、計算機輔助設計課程教學改革的現(xiàn)狀

計算機輔助設計簡稱CAD，20世紀50年代誕生于美國;而后隨著計算機技術的快速發(fā)展，各種硬件和軟件的更新及優(yōu)化，使得設計過程更趨自動化，逐步在建筑工程、工業(yè)工程、服裝工程、印刷出版、教育等多領域廣泛運用。而在藝術類環(huán)境設計專業(yè)方面，使用計算機輔助設計軟件輔助教學，可大大節(jié)省繪圖的時間，提高制圖的準確性和工作效率。

計算機輔助設計是環(huán)境設計專業(yè)的專業(yè)課程之一，計算機設計能力在專業(yè)理論和技能的訓練中起到至關重要的作用。環(huán)境設計專業(yè)開設以來，各高校一般都設置AutoCAD和3Dmax兩個教學部分的計算機輔助設計課程，隨著人才培養(yǎng)方案的多次調整，課程的設置也不斷進行優(yōu)化，強調其專業(yè)基礎地位。

專業(yè)型人才的培養(yǎng)離不開實踐教學，實踐教學的一個重要環(huán)節(jié)是實驗訓練，因此實驗室建設在計算機輔助設計教學改革中占有舉足輕重的地位。各高校在實驗室的建設中，根據自身的條件不斷投入建設經費，合理教學空間和教學設備，逐步建成并完善數(shù)字媒體藝術實驗教學中心，主要承擔AutoCAD和3Dmax等課程。

二、虛擬仿真技術在課程教學中的應用情況

虛擬仿真技術又稱模擬技術，是計算機技術迅速發(fā)展和信息化、數(shù)字化的產物。環(huán)境設計是對城市、建筑、室內等特定空間環(huán)境，通過設計來進行創(chuàng)造和優(yōu)化的實用藝術。在環(huán)境設計中合理運用虛擬仿真技術，可以提高工作效率并進行創(chuàng)新。因此，部分高校利用自身的特點，建成了省級或國家級虛擬仿真實驗教學中心。其中，一些環(huán)境設計虛擬仿真實驗室開設有城市空間漫游體驗、建筑空間虛擬認知、室內空間功能仿真設計、建筑模型仿真制作等實驗教學項目，逐步將高消耗、高成本的大型綜合實驗數(shù)字模擬化。

三、虛擬仿真技術在計算機輔助設計課程教學改革中的意義

環(huán)境設計專業(yè)服務于我國地方經濟建設，是具有鮮明應用型特色的專業(yè)，培養(yǎng)適應全國經濟建設發(fā)展需要，掌握基礎理論知識與專業(yè)技能，并具有創(chuàng)新意識及設計實踐能力的高級應用型專門人才。目前社會和相關市場要求環(huán)境設計師應具有扎實的理論基礎并能貫徹運用，具有創(chuàng)新精神;繪圖技能熟練，具有項目管理能力。計算機輔助設計是這些技能的重要體現(xiàn)之一，而運用虛擬仿真技術能更有效、更輕松地掌握相關基礎技能。

（一）使用虛擬仿真技術能提高學生對空間的認知度。計算機輔助設計課程，一般安排在設計識圖與制圖和建筑空間基礎等專業(yè)課程之后。經過相關課程的學習，學生對建筑的基本知識有了一定的了解，對空間概念有了一定的認識，但也存在一些欠缺，特別是部分學生對空間理解能力不夠，在后期的學習過程中，明顯感覺力不從心。通過虛擬仿真實驗訓練，有助于學生對空間的理解。

（二）使用虛擬仿真技術能豐富學生的知識面。傳統(tǒng)的教學中，教學課時、授課課件制作等諸多因素影響全局教學。通過虛擬仿真技術，可以縮短相關的授課學時，豐富教學課件案例，有助于學生掌握基礎知識，提高理解能力和分析能力。

（三）計算機輔助設計可以推進虛擬仿真技術的創(chuàng)新發(fā)展。虛擬仿真技術依托于計算機技術，計算機輔助設計可以創(chuàng)建更加真實、更加絢麗的虛擬世界。學生在掌握基本技能之后，可以結合個人的創(chuàng)新能力和開發(fā)能力，最終推動虛擬仿真技術的發(fā)展。

四、基于虛擬仿真技術的計算機輔助設計課程教學改革新措施

在當今數(shù)字化時代，為適應現(xiàn)實中諸多制約因素，計算機輔助設計課程還需要不斷探索、不斷改進。在不同時期，都或多或少存在一些影響學生學習熱情的問題。首先是計算機輔助設計無用論，覺得計算機輔助設計課程是計算機技術課，從而導致重理論輕實踐的現(xiàn)象。其次是計算機輔助設計夸大論，部分學生認為，只要掌握了計算機輔助設計技能，就具備藝術設計的能力。因此，教師在課堂教學中首先要強調計算機輔助設計在學科領域的重要性，在今后就業(yè)過程中的重要性。

（一）不斷調整人才培養(yǎng)方案，明確教學目標 根據社會對人才的需求，必須做到平均每4年調整一次人才培養(yǎng)方案，總結前期方案存在的問題或者不適宜的地方，及時進行調整。在制定方案的過程中，必須要求一線教師參與進來，課程方面根據社會需求來合理設定，做到所設定課程通過教學能充分發(fā)揮學生的創(chuàng)造性，從而培養(yǎng)學生的創(chuàng)造力。

（二）人才培養(yǎng)模式改革和人才培養(yǎng)體制機制改革 課程設置要緊湊，突出重點，強調課程的序列關系，前后連貫，循序漸進地培養(yǎng)學生的專業(yè)能力。協(xié)調好計算機輔助設計課程與本專業(yè)各門基礎課的關系.該課程并非計算機學科課程，合理安排本課程的時序，直接影響環(huán)境設計專業(yè)的整體教學進程。例如建筑識圖與制圖、建筑空間基礎等為環(huán)境設計的基礎理論及技能課程，盡可能安排在計算機輔助設計課程前面完成。部分高校開設專業(yè)以來，計算機輔助設計課程曾達到260個課時，課程時數(shù)影響了專業(yè)課的進程;經過多次修訂，現(xiàn)實行的教學計劃中，安排課程104個課時，課時縮減，教學效果又不理想。根據環(huán)境設計專業(yè)的學科特點，將計算機輔助設計課程的部分環(huán)節(jié)融入環(huán)境設計的后續(xù)專業(yè)課程的實踐教學中，既可有效解決本課程的教學時數(shù)安排問題，又能提升其他課程實踐教學效果，調動學生的參與積極性，提高創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。

學分比重與培養(yǎng)目標一致，以達到重創(chuàng)新和突出重點的目的。調整考核方式，改變過往完成課程圖形或模型的方式。學生在完成課程的基礎圖形繪制及模型制作等練習之后，需利用計算機輔助技術完成空間環(huán)境創(chuàng)造實驗，從而使學生能靈活貫穿運用所學知識，清楚認識自身不足，了解評分標準，方便其主動學習改進。

（三）強調課程教學的重點，適應市場需求 調整教學大綱及授課計劃，合理分配理論教學與實驗教學的比例，體現(xiàn)技術性和創(chuàng)新性的培養(yǎng)目標。在大綱的制定過程中，由管理、教學、實驗等部門共同修繕完成。強調計算機輔助設計的教學重點，形成課程特色。可將課程設置為基礎、理論及實踐三個部分。基礎部分結合計算機輔助設計的特點，在實驗室由實驗教師指導完成，學生重點掌握軟件的基礎操作;理論部分，由授課教師利用虛擬仿真技術對經典或優(yōu)秀案例進行深度剖析，學生運用基礎技能完成空間設計練習;實踐部分，教學可以計算機輔助設計軟件和網絡軟件的結合，例如在傳統(tǒng)計算機輔助設計軟件基礎上研發(fā)出來的Lumion、酷家樂、居然家、美家等，結合科研或者社會項目，完成空間設計或虛擬現(xiàn)實場景。

（四）優(yōu)化教學資源，加強實驗室建設 加強優(yōu)質課程資源建設，完善圖書和數(shù)字信息資源建設，建立專業(yè)資料庫，滿足師生研究需要。整合實驗教學資源，以虛擬仿真等先進技術為手段，進一步擴展實驗教學項目，推進教學資源共享、互動數(shù)字信息化教學方式的改革。引進高學歷的專業(yè)實驗人才，組建由經驗豐富的高級職稱教師為指導，中青年骨干教師為主導，高技能的實驗人員輔助教學的高水平實驗教學團隊。切合實際推進具有沉浸感、交互性和真實性虛擬仿真系統(tǒng)的建設，滿足課程的需求。

結語

在新工科建設的背景下，計算機輔助設計課程經過多年的實踐，已經成為環(huán)境設計專業(yè)的核心課程之一。虛擬仿真技術的出現(xiàn)，為環(huán)境設計專業(yè)的教學改革提供了新的途徑。與時俱進地融入國內外先進的設計方法與理念，不斷加強和完善虛擬仿真技術在課程教學中的實踐，可提高課堂教學效果。

（責任編輯：尹雨）

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